Labore

Labor Zelltest

Betreuung:

M.Sc. Martin Frankenberger

Raum: TZE - TM 005 / (inkl. TM 004)

Im Zelltestlabor werden Einzelzellen untersucht. Auf Zell-Level werden folgende Charakterisierungen durchgeführt:

  • Lade- und Entladeverhalten bei unterschiedlichen C-Raten
  • Verifizierung der angegebenen Leistungsdaten
  • Bestimmung der nutzbaren Kapazität
  • Innenwiderstandsmessung Rac und Rdc
  • Elektrochemische Impedanzspektroskopie
  • Zyklovoltammetrie
  • Zyklentests
  • Temperaturverhalten
  • Sonstige Messungen innerhalb der Betriebsbedingungen
  • Standardladeverfahren wie CCCV, energiegesteuert oder kundenspezifische Profile

Ausstattung:

  • Basytec CTS-LAB Batterietestsystem je 3 A / +/- 6 V, 96 Kanäle
  • Basytec CTS Batterietestsystem je 5 A / 0 - 6 V, 32 Kanäle
  • Basytec XCTS Batterietestsystem 50 A / 0 - 6 V, 60 Kanäle
  • Astrol Potentiostat 17 mA / 10 V
  • Potentiostat/Galvanostat Metrohm Autolab PGSTAT204, 400 mA/ 20 V, 1 Kanal
  • Diverse Elektronische Lasten und Netzteile
  • Temperaturkammer BINDER MK für Wärme- und Kältetests zwischen -40 °C und 180 °C, Volumen 40 l

Labor Elektrodenfertigung

Betreuung:

Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger

Raum: TZE - TM 001 / TM 002

Das Labor Elektrodenfertigung bietet mit seiner Ausstattung optimale Voraussetzungen zu Herstellung von Elektroden- und Separator-Slurries für Lithium-Ionen-Batterien mit allen gängigen Aktivmaterialien. Zur Anmischung und Dispergierung von lösemittel- und wasserbasierten Slurries im niedrig- bis hochviskosen Bereich (30 bis 35.000 mPas) steht ein breites Spektrum an Misch- und Dispergiermethoden mit unterschiedlichen Energieeinträgen zur Verfügung. Die Beschichtung der Substrate mit Slurries erfolgt mittels eines industrienah konstruierten Coaters. Als Auftragswerke stehen Messergießer und Schlitzdüsen im Rolle-zu-Rolle-Verfahren mit integriertem Trockentunnel zur Verfügung. Der Coater ermöglicht das konstante Beschichten von Anoden, Kathoden und Separatoren über viele Meter.

Ausstattung:

  • Planetenzentrifugalmischer Thinky ARE-250 C3
  • Klein-Dispergator IKA Ultratorrax T18 basic
  • Rotor/Stator Scheraggregat IKA Magic Lab, Volumen 0,1 bis 1,5 l
  • Hochleistungsdissolver Scherraggregat Getzmann, Volumen 0, 2 bis 1 l
  • Planetenmischer Netzsch PMH 1
  • Kneter Inoue Trimix TX-0,5, Volumen 0,5 l
  • Kneter Inoue Trimix TX-2, Volumen 2 l
  • Rheometer Brookfield DV3T
  • Coater KMS Technology Center TC-10 mit Trenneinrichtung, Aufnahme für diverse Gießwerkzeuge, Bahnkantensteuerung, Umwickeleinrichtung
  • Explosiongeschützter Vakuum-Trockenschrank, Volumen 60 l
  • Glasofen Büchi B585
  • Vakuumverpackungsmaschine Henkelman Boxer 42 XL (mit Schutzgas Ar 5.0)


Elektro-Werkraum / Rechnerraum

Verantwortlich:

MSC Barbara Poisl

Raum: TZE - TZ 007

Praktika Lithium-Ionen Speicher, Messadapterbau, Simulationsrechner

 

Ausstattung:

  • 5 Simulationsrechner
  • Multimeter
  • Trenn-Stell-Trafo
  • Speicheroszilloskop
  • Lautstärkemessgerät
  • Datenlogger
  • Elektronische Last
  • Div. Spannungsquellen
  • Funktionsgenerator
  • Wärmebildkamera
  • Tachometer
  • Lötstation

Labor Zellfertigung

Betreuung:

Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger

Raum: TZE - TM 009

Im Labor Zellfertigung können industrienahe Zellen im Pouch-Format von 30 mAh bis 2 Ah im Handverfahren hergestellt werden. Es steht eine Handmusterlinie zur Herstellung von Lithium-Ionen-Zellen als Single- oder Bicells zur Verfügung. Die Assemblage des Zellverbunds erfolgt mittels freier Stapelung, Rollenlamination oder bei Bedarf mittels Z-Falten.

Im Rahmen des Projekts CompStor wurden semi-automatische Teilfertigungsstationen für die Bereiche Trimmen und Ableiter Anschweißen, Gehäusesiegelung, Elektrolytbefüllung, Entgasung und Finalisierung sowie einem Datenbanksystem zur Digitalisierung ergänzt.

In Verbindung mit den Ressourcen der Labore Elektrodenfertigung/Zelltest/Analytik können somit umfassende Material- und Prozessuntersuchungen an unterschiedlichen Bestandteilen von Lithium-Ionen-Zellen durchgeführt werden.

Ausstattung:

Manuelle Zellfertigung

  • Handstanzer
  • Mechanische Kniehebelpressen für Bandstahlvereinzelung Mäder Pressen EP 750-40
  • Ultraschallschweißmaschine Amtech Ultraweld 40
  • Laborsiegelgerät Kopp SGPE 3000 (Backenlänge 300 mm)
  • Vakuumtrockenschrank BINDER VD 53 (bis 200 °C)
  • Glovebox MBraun MB20 (Ar 5.0, 2 Handschuhe, H2O und O2 < 0.1 ppm)
  • Elektrolytbefüllanlage FMS Systemtechnik (in  Raumatmosphäre)
  • Vakuumsiegelgerät Komet Vacuboy

 

Semi-automatische Zellfertigung

    • Pneumatische Kniehebelpresse für Bandstahlvereinzelung Mäder Pressen  APK 4 L
    • Rollenlaminator Manz Italy (früher Arcotronics Italia) BLE 282 D
    • Station Trimmen und Ableiter anschweißen Sovema UWT250
    • Station Pouch-Gehäuse-Siegelung Sovema PCS250
    • Glovebox MBraun MB200B (Ar 5.0, 8 Handschuhe, H2O und O2 < 0.1 ppm, Schleuße beheizbar)
    • Elektrolytbefüllanlage (in  Glovebox) Sovema MFC250
    • Station Entgasung und Finalisierung Sovema DSU 250

     

    Sonstige

      • Z-Falter Harro Höfliger HH – 4428.001

       

       

      Labor Energieeffizienz / Systemtechnik

      Betreuung:

      Frau Prof. Dr. Diana Hehenberger-Risse

      Raum: TZE - TM 104

      Effiziente Energiesysteme, Systemtechnik, Thermische Prozesse

      Labor zur Ermittlung und Erprobung der Effizienz von Energiesystemen inkl. Speichern und thermodynamischen Prozessen

       

      Ausstattung:

      • Versuchsstand für kontrollierte Be- und Entlüftung mit Wärmerückgewinnung
      • Versuchsstand Wärmepumpe
      • Versuchsstand Heizungsregelung
      • Messkoffer für PV-Versuche


        Labor Analytik

        Betreuung:

        Herr Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger

        Raum: TZE - TM 103

        Analytik Labor

        Ausstattung:

        • Digitalmikroskop
        • Stereomikroskop
        • Haftzugprüfstand
        • Karl-Fischer-Messplatz zur Feuchtebestimmung
        • Analytischer Wiegeplatz
        • Kapzitive Dickenmessung und Oberflächenchrakterisierung (Höhenauflösung nm-Bereich)


        Prüfstand dezentrale Energiesysteme

        Betreuung:

        M.Eng. Felix Gackstatter

        Raum: TZE - TM 003

        Der Prüfstand für dezentrale Energiesysteme bietet die Möglichkeit Kombinationen von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen mit elektrischen und thermischen Speichern zu betrachten. Definierte thermische Lastprofile können über einen Heizlast- sowie einen separaten Warmwasserlastsimulator  abgefahren werden. In Kombination mit der eingebundenen Photovoltaikanlage und der Brennwerttherme, als zweiter thermischer Versorger, werden an der Anlage neuartige Betriebsstrategien entwickelt und getestet. Zu diesem Zweck sind alle Energieströme am Prüfstand erfass- und steuerbar.  
        Außerhalb des Teststandsbetriebes stellt die Anlage  einen Teil der elektrischen und thermischen Energieversorgung des Technologiezentrums dar. 

        Ausstattung:

        • Gasmotor µBHKW, betreibbar in den Leistungsstufen 2, 3, 4 kW elektrisch   
        • Modulierbare Brennwerttherme mit 24 kW thermischer Nennleistung
        • Elektrischer Speicher mit 10 kWh Kapazität
        • Elektrischer Speicher mit 12 kWh Kapazität
        • Heizlast- und Warmwasserlastsimulator zur Abführung definierter Lasten
        • Thermischer Speicher mit 960 l Volumen
        • Messdatenerfassung und Anlagensteuerung mit 128 Mess- und Steuerkanälen für Spannungs-, Strom- und Temperatursignale
        • Diverse Durchflussmesser, Energiezähler und Wirkleistungsmessumformer zur Erfassung der Energieströme und Leistungen im System

          Labor Power to Gas

          Betreuung:

          Prof. Dr. Raimund Brotsack

          Raum: TZE - TM 108

          Chemisches / mikrobiologisches Labor. Erforschung und Erprobung von Prozessen zur Umwandlung von Wasserstoff und Kohlendioxid in Methan mittels mikrobiologischer Methanisierung.

          • Mikroskopische Betrachtung von mikrobiologischen Proben (Validierung und Bewertung von Stoffwechselvorgängen zur Methanerzeugung mittels Fluoreszenz; Qualitative und quantitative Bewertung der Mikroorganismen)
          • Qualitative und quantitative Messung von Gasproben
          • Anaerobe Atmosphäre für den Umgang mit anoxischen Proben oder Prozessen, die anaerobe Bedingungen erfordern
          • Sterile Umgebung für den Umgang mit Mikroorganismen
          • Inkubation von mikrobiologischen Proben bei verschiedenen Temperaturen und Temperaturprofilen, mit unterschiedlichen Medien und Gasatmosphären
          • Sattdampfsterilisation von Laborglas, Proben und Laborabfällen mit automatischer Chargendokumentation

           

          Ausstattung:

           

          • Mikroskop
            • Auflicht-Fluoreszenz (LED)
            • Fluoreszenzfilter-Set (420/40 BP, 458, 458 LP)
            • Durchlicht-Hellfeld (LED)
            • Objektive (10x/0,3 Ph1; 40x/0,75 Ph2; 100x/1,4 Oil Ph3 Apochromat)
            • Teilmotorisiert (Z-Trieb, Kamera-Ausspiegelung, Reflektorrevolver, Shutter, Kondensor)
            • 2/3“ Monochromkamera (4,54 µm x 4,54 µm)
            • Erweiterbar um weitere Kamera, DIC-Kondensormodule, Fluoreszenzfilter-Sets
          • Gaschromatograph (S/SL-Injektor, TCD-Detektor; Messung von CO, CO2, H2, CH4; erweiterbar um ein weiteres Messverfahren)
          • Anaerobenkammer (Plexi-Glas, Gasspülsystem mit Formiergas, Schleuse, Messsystem für Sauerstoff, Feuchte und Druck mit jeweiliger Regeleinheit, Datenlogger zur Erfassung der Messdaten)
          • Autoklav (40 l, automatische VE-Wassereinspeisung, Luftkühlung, Chargendokumentation über Netzwerk)
          • Gasversorgung im Labor (Formiergas, Argon, Prüfgas etc.)
          • Mikrobiologische Sicherheitswerkbank (Klasse II)
          • Inkubatoren (jeweils 112 l, natürlicher Luftwechsel, USB-Port zur Messdatenerfassung, Durchführung selbst erstellter Temperaturprogramme)
          • Trockenschrank
          • Druck-, Redox-, Leitfähigkeits-, pH- und Temperaturmessgeräte
          • Analysenwaage (Höchstlast 120 g, Auflösung 0,1 mg)

              Labor Redox Flow

              Betreuung:

              M.Eng. Christina Zugschwert

              Raum: TZE - TZ 009

              Forschung und Entwicklung auf dem Themengebiet Vanadium-Redox-Flow-Speicher, insbesondere Elektrodenstabilität.

              Ausstattung:

              • Elektrochemische Impedanzspektroskopie
              • Cyclovoltammetrie
              • Zyklentests
              • Materialcharakterisierung
              • Lade- und Entladeverhalten bei unterschiedlichen Stromdichten
              • Temperaturverhalten
              • Thermische Stabilität des Elektrolyten
              • Lebensdauertests/Langzeitstabilität

              Labor Electro-Spinning

              Betreuung:

              MSc Bernhard Springer

              Raum: TZE - TZ 010

              Electrospinning findet in vielen verschiedenen Forschungsgebieten Anwendung. Bei diesem Prozess werden aus einer Polymerlösung mithilfe eines starken elektrischen Feldes Fasern mit einer Dicke im Nanometerbereich direkt hergestellt.

              Das Labor Electrospinning ermöglicht die Forschung und Entwicklung des Electrospinning-Prozesses unter optimalen Bedingungen. Es können Spinning-Konzepte für unterschiedliche Aufbringungsgeschwindigkeiten getestet, Rezepturen und Maschineneinstellungen verändert und so das Ergebnis für die jeweilige Anwendung optimiert werden.

              Ausstattung:

              • Electrospinning-Anlage mit Nadelemitter
              • Electrospinning-Anlage mit Fadenemitter
              • Peripheriegeräte zur Kontrolle der Umgebungsparameter, z.B. Temperatur

                Labor Zellpack- und elektrischer Systemtest

                Betreuung:

                M.Sc. Barbara Poisl

                Raum: TZE - TM 012

                Im Labor Zellpacktest werden über die Einzelzelle hinaus auch der Zellverbund und darauf aufbauend ganze Energiespeichersysteme betrachtet. Wesentliche Prüfprozesse sind dabei.

                 

                Ausstattung:

                 

                • Verifizierung der angegebenen Leistungsdaten
                • Bestimmung der nutzbaren Kapazität innerhalb der Spannungsgrenzen
                • Lade- und Entladeverhalten bei unterschiedlichen C-Raten
                • Selbstentladung (Kapazitätserhaltung und -rückgewinnung) von Akkupacks (mit und ohne BMS)
                • Eigenverbrauch von Akkupacks und Systemen
                • Innenwiderstandsmessung Rac und Rdc
                • Zyklentests
                • Temperaturverhalten
                • Funktionsfähigkeit des Zusammenspiels von Akku und Inverter
                • Funktionsfähigkeit des Zusammenspiels von BMS und elektrochemischem Speicher
                • Standby-Verbrauch von Storage-Systemen
                • Sonstige Messungen innerhalb der Betriebsbedingungen
                • Standardladeverfahren wie CCCV, energiegesteuert oder kundenspezifische Profile